Второй вариантручное бурение семидесятых годов XIX века. Рабочие, длинными ключами зажимают трубу и надавливая на них идут по кругу. Лайт-вариант такой методики я опробовал в Якутии. Изготавливали самодельные буровые трубы с ложковым буром, что приводится в движение с помощью тяжёлого, шарнирного хомута. Кстати, такой вариант для бурения малых скважин на три-шесть метров у нас имеется. Но недостаток тот жемалая производительность в следствии малой скорости вращения и что хуже, осевая нагрузка не соответствует плотности, то есть попросту вы не сможете таким способом бурить прочные породыгнейсы, граниты, кварциты.
Третий вариант из восьмидесятых годов XIX векамеханические ручные бурильные станки с зубчатыми, зубчатоконическими и цепными передачами крутящего момента, не стал рассматривать из-за огромного веса. Ни один из этих вариантов нам не подходит. Ничего компактней и технологичней, чем вариант с механическим ротором карданного типа с приводом от лошадок в голову не приходит. Его и будем проектировать.
Ротор имеет массивный бронзовый корпус, оснащенный опорным подшипником, на котором вращается «стол» с зубчатыми венцами. Корпус принимает на себя нагрузку от колонны труб и обеспечивает осевое давление. Через зубчатую пару (коническая шестерня вала и зубчатый венец стола) осуществляется передача вращения с карданного вала. Усилие от вращения стола ротора, через вкладыши, передается на рабочую трубу, а далее через пружинные вкладыши, установленные внутри бурильной, обсадной колонне. Привод ротора, сдвоенный конвейер. Ротор передаёт вращение колонне бурильных труб, служит для спускоподъёмных операций и удержания труб в подвешенном состоянии, он сердце буровой установки.
Алгоритм работы: звено выбирает подходящее место для бурения, устанавливает привод и собирает буровую вышку. Ручным шнеком сперва выбирают неглубокую скважину под рабочую трубу. Ротор устанавливают на ровную площадку, сверху заводят рабочую трубу. Корпус ротора стягивают фермами для жёсткости и через кольца забивают метровые клинья. Двести пятьдесят килограмм всего, недостаточно чтобы убрать вибрации. Впрочем, ротор можно нагрузить тяжёлыми камнями. Кернорватель через замок соединяют с буровой штангой и через ролики заводят в рабочую трубу. Подключают промывочный вертлюг который служит для циркуляции жидкости и предотвращения скручивания шланга и троса. За счёт веса бурильных штанг на кернорватель оказывается давление достаточное для бурения. Раздробленные частицы шлама в процессе бурения выносятся на поверхность постоянно циркулирующей струей бурильного раствора. Керновая коронка охлаждается, а забой очищается от разрушенной породы. Как-то так.
Бурение на керн цикличное, осуществляется на глубину равную длине бурового снаряда. Отсоединяем вертлюг, вкручиваем крюк, через таль, поднимаем колонну труб. Керн выбили, снова опускаем, накручиваем через буровой замок новую штангу и повторяем цикл. Керны после извлечения нумеруют, подписывают глубину и номер скважины, после отправляют на базу.
С помощью ротора можно вести не только периодическое бурение, но и стандартное, непрерывное. Насадки идут в комплектеразрушающий кернователь, и лопастное долото, шнек. Как правило эти виды бурения комбинируют в зависимости от породы и задачи, смысла брать керн по всему профилю скважины нет. Основной инструментшести лопастные PDC долота с резцами из карбида бора, монолитные, их точно не потеряешь в скважине. Бурение такими возможно в любых породах, от мягких до твердых, абразивных.
Кернорватель и ротор самые сложные детали буровой установки. Несмотря на доскональное знание устройства, над их конструкцией мне пришлось здорово попотеть. Буровая вышка треугольная, сборно-разборная ферма высотой семь метров. Используются литые в кокиле, под давлением, бронзовые трубы с приваренными соединительными коннекторами конического типа из стали. Несмотря на то, что коннекторы в изготовлении сложней фланцев, они на порядок надёжней. Сборка фермы с такими соединениями займёт минут десять, пятнадцать. Для наклонного бурения в запасе винтовые трубы-подпорки и держатели для буровых штанг. Сами штанги толстостенные, литые, длиной два метра. Чтобы выдерживать колоссальные нагрузки на скручивание, их внутреннее сечение шестигранное, а на концах приварена муфта из стали с конической резьбой. Комбинирование буровых головок, высокая, до ста оборотов в минуту, частота вращения ротора позволили довести скорость проходки в твёрдых грунта до метра в час. В восемь раз быстрей ударно-канатного!
В составе звена геологов девять человек. Буровое оборудование перевозят на телегах, запряженных кваггами. Фирменная, внедорожная, модель, облегчённый корпус с высокими, обрезиненными и легко отделяемыми колёсами, рессорами и латексными демпфером. Дуги телеги съёмные, тент прорезиненный. Две телеги трансформируемые. Их рамы собраны из квадратного, фанерного профиля, усиленного полосками стали и проушинами для транспортировки на катамаранах. Подготовка конвейера к работе минутное дело: отсоединяем колёса, с помощью зубчатой рейки поднимаем внутреннюю раму (она же пластинчатый конвейер для лошадей) на необходимый угол и присоединяем к ведущему ролику карданный вал. Вес такой телеги чуть больше обычной. Из металлических деталейрейки, крепёж, подшипники, да тянущие валы. Третья телега, с усиленной подвеской используется только для перевозки ротора. Металла в хозяйстве звена хватает. Одних только бурильных штанг пятнадцать штук, да ещё замки, ключ, ручной зажим, героторный циркуляционный насос с редуктором и велосипедным приводом, трубы для вышек, таль с крюком, вертлюг, герметизатор устья скважины, буровой снаряд и коронки, ящики для кернов, шланги. Для фильтрации, тонкой очистки бурового раствора служат полигональные сита с бронзовой сеткой и батарея из трёх мини-гидроциклонов. Обсадные трубы фанерные, усилены стальными кольцами, на торцах приклепаны резьбовые муфты. Клеить из фанеры трубу та ещё морока, но литые из бронзы выходили уж очень тяжёлые. Оборудование упаковано в тканевые чехлы с удобными ручками. Для охраны имущества звену геологов приписана пятёрка «тяжелых» арбалетчиков и два разведчика. Один из них, между прочим, топограф с мензульным комплектом, подзорной трубой и картой.
Все без исключения геологи вооружены лёгкими арбалетами и длинными ножами. Если не сдал экзамен по стрельбе, путь сюда им закрыт. А плата у них не меньше, чем в ЦИК. Торят дорогу в джунглях с помощью шанцевого инструмента: лопатки, лебёдки, ручные тали, топоры и пила. У старшего звена имеется ракетница, чатлы и ходовые товары для торговли. При случае у местных можно разжиться мясом, нанять туземцев для переноски груза или воды. Имеются геологические пики, молотки, клинья, рулеткавсё как у людей, да ещё и дорогой эфирный репеллент выдал. Фляги и очки покупают за свой счёт, зарплаты у них высокие. Не забыл про верёвки, обвязку и карабины, местность к северу от Галаны гористая. Одежда геологов состоит из плотных, хлопковых брюк, высоких ботинок и жилета с многочисленными кармашками.
При каждом звене повар, он же лекарь с большой походной аптечкой. Запас продуктов рассчитан на две недели: лёгкий пеммикан, сушеное мясо и фрукты, соль, фуд-бары и макароны, а также водоросли. Для готовки пищи есть общий котёл с вкладной сковородой и походные наборы посуды. Для лошадей припасены прессованные блоки сена.
Чтобы быстро разбить лагерь, в комплекте оборудования имеются две палатки с тентом из прорезиненной ткани, со сферическим сборно-разборным каркасом из фанерных дуг с коннекторами.
В самой последней телеге реагенты для бурового раствора в мешках. Раствор готовит не абы кто, а специально обученный человек. В зависимости от веса породы, по прилагаемой таблице, он добавляет барит, пенообразователь на основе масла ши, бентонит и конечно камедь, которая придаёт буровому раствору уникальные свойствавязкость, устойчивость к влиянию ферментов, солей, кислот и температуре. Камедь ещё и великолепный пластификатор с высоким модулем упругости, который мало расходуется при циркуляции, минимально повреждает пласт и снижает трение о стенки скважины при бурении.
Не нашли водоносного слоя, шланг не дотягивается до ближайшего ручья, не страшно. Воду можно привести в мешках-сосисках. Если их надуть, сгодятся для переправы через реку.
Звенья геологов прочесали берега Галаны вплоть до водопада Лугарда и побережья океана, от морского порта до стоянки пиратов включительно. Натаскали много всего, в том числе пару весьма интересных подарков. Амблигонит, в буквальном переводе с греческого тупоугольный, фосфат лития и алюминия, он слабо светился в темноте, вот его и притащили показать. Типичный минерал богатых фосфором альбитизированных гранитов, подвергшихся метасоматозу. Пару узких мест он закроетсоли лития идут на смазки, у нас их мало, и фосфор, который уходит центнерами, наконец-то разошьём проблему.
Пирофилит. О! Весьма редкий гость на столе геолога. Силикат алюминия с примесями кальция и тантала. Три в одном: можно применять для увеличения прочности керамики, как огнеупор и шихту для получения пенокерамики. Вот только с железом кисло. Нашли какой-то дрянной пирит не представляющий для нас никакого интереса.
Но на ловца, как говорится, и зверь бежит. Ситуацию спас один из торговцев Камаля, что привез из среднего течения Цаво гематит. Местные племена кику, а мы всем хорошо платим за необычные камни, показали место, где их кузнецы собирали «железные камни». Недолго думая, отправил туда все свободные звенья геологов. На месте всё оказалось не так радужно, как рисовалось, россыпи гематита бедные. Что-то собирали, да, но только для наших объёмов сущие крохи.
Группы получили однозначные указаниябурите до посинения! И бурили, бурили. Что им оставалось делать? Составили карту рудных выходов и разметили площадь квадратно-гнездовым методом, били штреки и разведочные каналы.
Помог случай. Третье звено решило опробовать наклонный способ бурения, в полевых условиях. Схалтурили, взяли немного ближе к реке, где породы не такие крепкие и на горизонте восемнадцать метров вышли на рудное тело! Они не поняли, что это такое, а вот мне одного взгляда хватило. На срезе керна, в массиве чёрного кварцита бликовали серой сталью пластинчатые, расположенные подобно лепесткам розы, кристаллы с кровавыми пятнами окислов. Спектроскопия, а после дихроматический анализ методом перганатометрии показали высокое содержание оксида железа в образцах. Шестьдесят два процента!
Разведочные керны показали что ребята вышли на рудное тело, сложенное железистыми кварцитами или роговиками. Тонкие слои кварца, чередующиеся с магнетит-гематитовыми прослойками с примесью силикатов и карбонатов. Мало серы и фосфора, а ванадия до двух процентов. Ну, сказка же!
Оконтурить границы проявлений, чтобы определить запасы, дело долгое. Не дожидаясь результатов разведки, отправил к буровикам пять звеньев рабочих с инструментом для проходки вертикального ствола шахты. Павлу Петровичу отстучал телеграмму, и тот выдвинулся на место для общего контроля и строительства причальной инфраструктуры. Он же взял на себя переговоры с вождём на предмет снабжения припасами и привлечения местных в качестве дешёвой рабочей силы. Строить там обогатительный цех не имело смысла, слишком далеко. От слияния с Ани и Цаво вверх по течению сто семнадцать километров, соответственно от нашей базы в три раза больше. Начали пробивать ствол пиками и клиньями и сразу уперлись в особо крепкий слой пегматитов. Блажь. Это я про идею проходить ручками скальный монолит на глубину двадцать два метра. Работая кайлом, да клиньями, ой-ой. И за полгода не уложишься. Тут либо тратить драгоценный порох, либо изготавливать пневматический молот. Без вариантов.
Монстрика изготовили на основе цилиндра от пневмо-вибратора бетонной смеси. Не молот, пневматический бетонолом весом тридцать килограмм, с силой удара за двести джоулей и частотой ударника сто колебаний в минуту! Один минус, с таким инструментом могли работать только настоящие силачи вроде Куруну. Ничего, наскребем по сусекам. Бетонолом, в отличии от молота бьёт реже, но сила удара запредельная.
Выставил красный режим, для всех деталей молота. Изготовили их за четыре дня! Что, впрочем, не удивительно, ведь цилиндры, клапаны и тарельчатые пружины у нас имелись в резерве. Вместе с молотом отправили переделанные героторные компрессоры от гидромонитора и батарею бронзовых баллонов.
Дело сдвинулось с мёртвой точки. Крепчайшие гнейсы и кварцит молот крушил словно труху. Только в первые сутки прошли три метра, а перед этим три недели долбили круглые сутки и едва полтора метра осилили.
Прочной породе крепь не нужна, и её не монтировали. Над шахтой собрали подъёмник барабанного типа. Пробили шурфы для вентиляции вертикального ствола. К этому времени рудное тело полностью оконтурили, и я оценил запасы железа в тысячу триста тонн. Слёзы Хорошо если половину хотя бы извлечём. Скажи мне раньше, что из-за жалкой тысячи тонн кто-то будет ствол в гнейсах пробивать, я бы только пальцем у виска покрутил. Этот мусор даже в реестр и то стыдно заносить. Сейчас же случайное, по сути, рудное тело за величайшую удачу полагаю. Проблему с дефицитом металла месторождение не решит, но даст нам небольшую отсрочку.
К сентябрю, по реке сплавили почти двести тонн руды. С плавкой таких объёмов тигельные печи уже не справлялись. Сталь и чугун начали варить в малых томасовских конверторахплоских чашах из магнезитовых блоков, стянутых обручами. Их после каждой плавки разрушали. Примитивное решение для промежуточного передела металла просуществовало недолго. В первых числах октября запустили линию подготовки концентрата и металлургический цех полного цикла.
* * *
Кусковую руду грузили в мешки и спускали по канатной дороге к реке, перегружали на катамаран (в среднем течении Цаво полно порогов) и сплавляли к водопаду Лугарда. Там у нас была устроена промежуточная база с причалами и дотянут телеграфный кабель.
Павел Петрович наладил с местными кику неплохие отношения. Туземцы выжигают для нас уголь и добывают великолепный известняк. Кику сбивают плоты, на них сплавляют ресурсы к нашему речному порту. Схема выгодная обеим сторонам: «москитный» флот задействован только на порожистых участках, а туземцы денежку зарабатывают на сплаве и заодно плоты нам оставляют.
От речного порта, по подвесной дороге руду тянули в обогатительный цех. Дробление организовано в несколько ступеней. Измельчение кусков на эксцентриковой щековой дробилке, последовательный отсев на грохотах и шаровая мельница для окончательного измельчения. Порошок фракций менее миллиметра поступала по ленте на установку счетверённых винтовых шлюзов, где происходило разделение кварцитов, слюды и гематита. После просушки концентрат по транспортировочной ленте перемещали в цех подготовки окатышей. Там его увлажняли, а после, на тарельчатом грануляторе формировали окатыши. Состав шихты отработан давно, порошок угля, бентонит и флюсы. Для сушки и обжига в токе газа использовали шахтные печи кипящего слоя. Первый обжиг проходит при пятистах, второй при тысяче двухстах градусах. При высокой температуре в шихту переходят все вредные примеси, а в окатышах остаётся до девяноста процентов чистого железа. Великолепно!
Из окатышей выплавляли как чугун, так и сталь. Плавки до ста килограмм шли в тиглях. Большие объёмы, исключительно в конверторе. Роторный поворотный конвертор сердце нашего металлургического комплекса. Проектировал его с прицелом, чтобы использовать и для плавки медного и никелево-кобальтового штейна. Сложных технических решений удалось избежать, а основные узлы мы отработали на аналогичном по конструкции малом конверторе для рафинирования меди.
Корпус конвертера цилиндрической формы, сварен из полосок стали и профиля, его внутренний объём три кубометра. За один цикл в нём выплавляли семь с половиной тонн. Внутри конвертор футерован вспененным смоломагнезитом. Для компенсации температурного расширения между футеровкой и корпусом засыпан магнезитовый порошок, а торцовые днища соединены с корпусом стяжными шпильками с затяжкой гаек через пружины. На корпус прикреплены массивные медные радиаторы для отвода тепла. По окружности торцовых днищ, закреплены два кольцевых, литых из стали, обода, опирающихся через ролики на фундаментные опоры. Водо-охлаждаемый кольцевой электродвигатель, через редуктор вращает конвертер вокруг горизонтальной оси. Крышка для слива и залива металла вакуум-плотная, с кожухом. Роторный конвертор конструкционно проще, чем классический вертикальный, типа «груша». При вращении, металл постоянно перемешивается, химический состав стали получается однородный, что значительно поднимает её качество.